电力百科：PWM整流器控制技术

2013-10-10 14:49:58 机房360　点击量：评论 (0)

随着工业生产和电力电子技术的飞速发展，在钢铁、冶金、石油、化工等工业领域,电气设备、电力电子变换装置的应用日益普及。在电力变换装置中，AC DC变换即整流的应用较为广泛。如变频器、逆变电源、高频开关

随着工业生产和电力电子技术的飞速发展，在钢铁、冶金、石油、化工等工业领域,电气设备、电力电子变换装置的应用日益普及。在电力变换装置中，AC/DC变换即整流的应用较为广泛。如变频器、逆变电源、高频开关电源等，这些变换器大部分都需要整流环节，以获得直流电压。二极管整流滤波装置的接入，给电网中注入了大量的电力谐波。电力谐波干扰导致电气设备异常和事故有逐年增长的趋势，电力系统谐波已成为威胁电力系统和其它用电负荷安全运行的“电力公害”。

目前解决电网污染的途径主要有两种：

(1)对电网来说,采用在电力系统中加入补偿器来补偿电网中的谐波。可以采用有源滤波器(APF),但是其成本比较高,控制过程复杂。近年来,静止无功补偿(SVC)已应用于负载无功补偿,但在补偿无功的同时,却不能抑制谐波,甚至因晶闸管相控工作方式而成为新的谐波源。

(2)设计输入电流和电压同相、谐波含量低、功率因数高的整流器。

前者是产生谐波后进行补偿,而后者是消除了谐波源,是解决谐波问题的根本措施。把逆变电路中的PWM技术应用于由MOSFET、IGBT等全控器件组成的整流电路,工作时可以使网侧电流正弦化,获得单位功率因数,甚至能量可以双向流动,真正实现绿色电能转换,这种整流器称为PWM整流器,又称为单位功率因数变流器。

1、PWM整流器拓扑

就PWM整流器拓扑结构而言,按直流储能形式可分为电压型和电流型;按电网相数可分为单相电路、三相电路和多相电路;PWM开关调制可分为硬开关调制和软开关调制;按桥路结构可分为半桥电路和全桥电路;按调制电平可分为二电平电路、三电平电路和多电平电路;但是最基本的是按直流储能形式分为电流型和电压型两大类。电压型PWM整流器(VSR)的显着拓扑特性就是直流侧采用电容进行直流储能,从而使VSR直流侧呈低阻抗的电压源特性,拓扑结构主要有以下几种:单相半桥、全桥VSR拓扑结构;三相半桥、全桥VSR拓扑结构;三电平VSR拓扑结构;基于软开关调制的VSR拓扑结构。电流型PWM整流器(CSR)拓扑结构的显着特性就是直流侧采用电感进行直流储能,从而使CSR直流侧呈高阻抗的电流源特性,常采用的CSR拓扑结构有单相、三相两种。而对于不同功率等级以及不同的用途,可以研究各种不同的PWM整流器拓扑结构。在小功率应用场合,PWM整流器拓扑结构的研究主要集中在减小功率开关和改进直流输出性能上。在大功率应用场合,其拓扑结构的研究主要集中在多电平拓扑结构、变流器组合以及软开关技术上。

2、PWM整流器控制技术

控制技术是决定PWM整流器发展的关键因素,PWM整流控制对象是输入电流